天线在短波通信中的应用

庞玉保

摘 要 近年来，通信技术在迅猛的发展，其中，短波通信作为一种经典的应急通信方式并没有随着技术的更新而被淘汰，反而得到了快速的发展和进步。在短波通信中，天线的选择对通信质量具有很大的影响。文章在分析短波通信基本理论基础上，研究了天线在短波通信中的应用，针对天线对短波通信质量的影响进行了详细的分析。

关键词 通信技术；短波通信；通信质量；天线

中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）226-0103-02

1 短波通信技术概述

短波的基本新式有地波和天波两种，主要形式是天波。顾名思义，地波是指沿着地表传输的波，而天波是指從地面发出，经过电离层折射后返回地面的波。因此，在地形比较复杂，地面建筑物比较多的地方，由于地波无法传输，更多地利用天波进行无线电通信，所以我们把天波称为短波的主要形式。

1.1 无线电波

无线电波是一种电磁波，根据电磁波的波长，一般可以将其分为超短波、短波、中波、长波和超长波等几种类型，短波通信即利用短波来作为信息的载体进行通信。无线电波在介质中和介质交界处传播时会存在反射、折射以及散射等现象，对其传播的方向路径会产生一定的影响，并且由于介质的吸收其场强会发生变化，只有对无线电波传播规律进行深入研究才能更好的利用其特性进行通信。

1.2 电离层

在短波通信过程中，电离层起到了十分关键的作用。电离层是一种处于电离状态的大气层，电离状态是指大气分子收到微粒流作用后成为离子和电子的过程。对于短波通信而言，无线电波需要经电离层而发生发射作用，电离层的离子和电子浓度较高时，其反射频率也相对较高。当季节发生变化或者时间变化时，对于不同的地区来说，电离层的浓度也不相同，因此对短波通信也会产生不同的影响。

1.3 传播途径

短波的传播途径一般分为两种，分别为地波传输和天波传输。地波传输指无线电波沿地表进行传播，地波传输的传输距离和地表的介质息息相关。由于水具有导电性，因此海面更利于无线电波的传输，相反，大地的导电性最差，因此对于无线电波造成的衰减也最大。地波传输必须对障碍物进行考虑，否则会对传输产生较大的影响。

另一种短波的传播途径为天波传输，也就是说信号被发射之后，需要多次往返于地面和电离层，不断的经过电离层的作用来进行短波的传输，天波传输的传输距离一般比较远并且基本不会受到地表障碍物的阻碍，但由于其传播方式，同样存在一些问题，由于要多次经过电离层，因此，电离层的衰弱作用会对通信质量产生影响，季节、气候以及地区的影响在铺设短波通信网络时不能忽略。

2 天线的应用概述

2.1 天线的选择和架设

短波通信的通信网络由三种台站组成，分别为固定台、车载台以及便携台，通过三种台站相结合的方式可以使短波通信网络同时具有大型天线的应急性枢纽功能，同时也具有小型天线的可移动性强等特点，具有良好的通信性能。

不同的通信需求对天线的选择也提出了不同的要求，在对天线进行选择和架设时一般需要考虑到通信距离、传输方向和功率需求等多个因素，通过各个方面的结合考虑，最终确定天线的选择方案。下面针对不同的台站进行所需天线的需求分析。

2.1.1 固定台

固定台的天线选择要符合中心站的选择要求，满足近距离通信以及远距离通信的要求，同时需要实现固定台和固定台间、固定台与车载台间以及固定台与便携台间的通信需求。一般在实际应用中会采用三角组合型天线和高增益三线式天线来满足固定台的需求，进行全方位的通信。

三角组合型天线可以对全方向进行辐射，并且对于远近距离均有较好的通信效果，因此可以满足近距离通信以及远距离通信等多种需求。高增益三线式天线的特点时具有较高的增益，并且抗风能力很强，因此可以有效抵抗自然环境的影响，通常用于点对点的定向通信。

2.1.2 车载台

车载电台是为了满足移动性的通信而在车上安装的车载台站，实现灵活的移动通信。车载台一般采用鞭状天线进行通信。鞭状天线可以全方位的发射信号进行通信，并且体积很小，适合在车辆的狭小空间里进行安装使用。鞭状天线在车辆中的安装位置十分重要，不同的安装方式最佳的安装位置也有所差异。一般来说，鞭状天线具有吸盘式安装、卡边式安装等，吸盘式最好在车的四个角落安装，而卡边式可以在任何部位进行安装。车载台的鞭状天线在10到100千米内可能会有信号盲区的存在，和其他形式天线配合通信可以减少盲区的存在。

2.1.3 便携台

便携台进行通信时选用短的鞭状天线，但其传输距离较短，当需要延长其通信距离的情况下，可以在静止过程中配合使用快速天线进行通信。便携台常用的有单线行波天线，该天线体积小，安装方便且可以实现全方位的通信，在某些车辆无法到达的地方可以采用便携台通信的方式，通信方便灵活，因此十分适合军事上的应急通信等，具有重要的应用价值。

2.2 不同环境下的天线选型

固定站间远/近距离通讯。当站间固定的情况下通讯方向也是不变的，因此在短波天线的选择上需要考虑方向性强的性能。当通信距离过长的情况下，可以选择对数周期天线，此类天线有着较好的增益，但缺点在于价格有点昂贵。如果考虑到成本因素不需要太高通信质量的天线，可以选择长线天线、八木天线等。当通信距离较短时可以使用水平双极天线，此类天线的弊端在于需要较大的占地。

固定站与移动站间通讯。这种情况下没有固定的通讯方向，因此应该选择全向天线来使用，如可以选择多膜短波宽带天线，无论对于近距离通讯还是远距离通讯都能适用，但这种天线的价格会比较昂贵。或是使用带有天线调谐器的鞭状天线，此类天线在远距离通讯有着良好的效果，但不适用于近距离通讯。

干扰环境下的天线选型。干扰环境主要指的是附近无线电台的干扰，在某些军用环境下甚至可能是恶意干扰，且出现此类干扰情况造成的后果往往比较严重。相比较普通环境干扰而言，电台干扰有着不可预测性的特点，为了能够应对这种情况，可以选择对数周期天线，且还需要天线具備强方向性、高增益的性能特征。此外，还可以加强调制解调器的性能，选择具有交织功能的解调器，以此面对干扰环境也能够有一定的抵抗能力。

2.3 接收不确定位置点短波通信的办法

这里主要针对的是当某一通信点处于另一通信电的盲区之内，在这种情况下短波通信将变得不够顺畅。公式如下：

fv为垂直入射电离层的最大反射频率，a为辐射到电离层的入射角，d为两个通信点之间的距离。根据上述公式可以计算出入射角以及两电台之间大概的通信距离，以此解决无线短波通信中的盲区问题。

3 结论

短波通信作为无线电通信的一种方式，因其具备不少优势性，在实际应用中具有重要的地位，许多军用场景以及应急通信中离不开短波通信。天线技术的发展使得越来越多种类的天线出现，增益更高、体积更小、盲区更小的天线不断得到了应用，也使得短波通信的通信性能不断得到提高。在短波通信网络铺设时，需要考虑天线种类特点，架设方式等多方面的问题，以发挥其优势，提高通信效率。因此，为了更好的应用短波通信，我们需要深入研究不同天线的特性以及适用范围，做好天线和台站的对接匹配，因地制宜的铺设好短波通信网络，为通信做好有力的保障工作。

参考文献

[1]王声瑶，张志刚.基于短波天波场强的仿真分析及最佳值研究[J].舰船电子工程，2018，38（9）：79-83.

[2]张博轩.短波在无线电通信中的作用及特点[J].科技风，2018（27）：76

[3]王利敏.频率管理系统在短波通信中的应用研究[J].中国新通信，2018，20（16）：52.

[4]宋启明.一种机载短波无盲区通信系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2018.

[5]孟祥欣，张鹏，张博，等.通信天线布局电磁仿真设计[J].火炮发射与控制学报，2018，39（1）：72-76.